《金属材料概论》课件

金属材料概论金属材料的定义和特点定义特点金属是指具有金属光泽、良好导电性、导热性和延展性的物质，金属材料具有强度高、塑性好、熔点高、导电性、导热性好等特通常由金属元素组成点，是重要的结构材料金属晶体结构晶格1原子在空间按一定规律排列形成的周期性结构晶胞2晶格中重复出现的最小单元晶系3根据晶胞的形状和对称性划分晶格常数4晶胞的边长和夹角晶格缺陷点缺陷线缺陷原子在晶格中的空位或间隙原子原子排列的局部不规则，如位错面缺陷体缺陷晶体内部的界面，如晶界晶体内部的宏观缺陷，如裂纹金属原子理论原子核1带正电的原子核位于原子中心电子云2电子在原子核外空间运动，形成电子云能级3电子在原子核外空间运动的能量状态金属电子理论自由电子金属键12金属中价电子脱离原子核束缚，金属阳离子和自由电子之间的形成自由电子海静电吸引力金属性质3自由电子运动导致金属的导电性、导热性和延展性金属的力学性能强度塑性材料抵抗外力破坏的能力材料在外力作用下发生永久变形的能力硬度韧性材料抵抗压痕的能力材料抵抗断裂的能力应力应变关系-弹性阶段应力与应变成线性关系1屈服阶段材料开始发生永久变形2强化阶段材料抵抗变形的能力增加3颈缩阶段材料截面积开始减小4断裂阶段材料最终断裂5塑性变形机理滑移晶体内部的原子沿特定晶面和方向发生相对滑移孪生晶体内部发生原子重排，形成与原晶体结构对称的孪晶结构金属的热处理12退火淬火加热到一定温度保温，再缓慢冷却，加热到一定温度保温，再快速冷却，以降低硬度、提高塑性以提高硬度、降低塑性3回火将淬火后的工件加热到低于淬火温度的温度保温，再缓慢冷却，以降低硬度、提高韧性金属的耐腐蚀性金属的焊接性电弧焊激光焊接气体保护焊利用电弧产生的高温熔化金属，形成焊缝利用激光束的能量熔化金属，形成焊缝利用惰性气体保护焊接区域，防止空气中的氧气氧化金属金属的断裂行为脆性断裂韧性断裂断裂前无明显塑性变形，断口平整断裂前有明显的塑性变形，断口呈纤维状金属材料的分类黑色金属有色金属主要指铁、锰、铬等金属材料除黑色金属以外的其他金属材料钢铁材料钢铁是现代工业的重要基础材料1钢铁材料具有强度高、价格低廉等优点，广泛应用于建筑、机2械、交通等领域根据化学成分和性能，可分为碳钢、合金钢等3铸铁材料灰铸铁具有良好的铸造性能，但强度较低球墨铸铁强度和塑性较好，应用于汽车、机械等领域可锻铸铁具有良好的韧性和延展性，应用于各种机械零件有色金属材料铜铝导电性好，耐腐蚀性强密度低，强度高，耐腐蚀性好锌价格低廉，应用于镀锌板等轻合金材料铝合金镁合金钛合金密度低，强度高，应用于航空航天、汽车等密度更低，强度也不错，应用于汽车、电子强度高，耐腐蚀性强，应用于航空航天、医领域等领域疗等领域高温合金材料12镍基合金钴基合金耐高温性能好，应用于航空发动机等耐磨损性能好，应用于高温工具等3铁基合金价格低廉，应用于高温结构件等金属材料的性能测试拉伸试验硬度试验冲击试验测定材料的强度、塑性和韧性测定材料的硬度测定材料的韧性金属材料的安全使用疲劳蠕变12金属材料在反复载荷作用下发金属材料在高温和恒定载荷下生的断裂现象发生的缓慢变形现象腐蚀3金属材料在环境介质作用下发生的破坏现象金属材料的环保问题金属冶炼排放的废气、废水和废渣会污染环境1金属材料的回收利用可以减少资源消耗，降低污染排放2发展绿色冶金技术，降低金属材料生产对环境的影响3金属材料的资源与回收资源枯竭1金属资源是有限的，随着使用量的增加，资源越来越紧张循环利用2对废旧金属进行回收再利用，可以缓解资源短缺问题替代材料3开发新型材料，减少对金属材料的依赖金属材料的发展趋势高性能化提高金属材料的强度、韧性、耐腐蚀性等性能轻量化降低金属材料的密度，提高其比强度多功能化开发兼具多种功能的金属材料，如智能材料金属材料在工程中的应用桥梁高楼大厦铁路轨道钢铁材料是桥梁的主要结构材料钢铁和铝合金是高楼大厦的重要结构材料钢铁材料是铁路轨道的主要材料金属材料在航空航天中的应用123机身发动机其他铝合金、钛合金是机身的主要材料高温合金、镍基合金是发动机的主要材料镁合金、复合材料等也应用于航空航天领域金属材料在汽车工业中的应用车身发动机12钢铁、铝合金、镁合金是车身铸铁、钢材是发动机的主要材的主要材料料底盘3钢铁、铝合金是底盘的主要材料金属材料在建筑领域的应用钢铁材料是建筑结构的主要材料1铝合金、铜合金等应用于建筑装饰2新型金属材料，如钛合金，也逐渐应用于建筑领域3金属材料在电子电气领域的应用金属材料在能源领域的应用太阳能风能核能硅材料是太阳能电池板的主要材料钢铁材料是风力发电机组的主要材料铀材料是核电站的主要材料金属材料在生物医疗领域的应用手术器械人工关节不锈钢、钛合金等应用于手术器钛合金、钴铬合金等应用于人工械关节牙科材料金合金、银合金等应用于牙科材料本课程的总结与展望金属材料是重要的结构材料，在现代工业和生活中发挥着重要作用随着科技发展，金属材料的研究和应用不断创新，未来将出现更多新型金属材料，为人类社会发展做出更大的贡献。